DC/DC闭环控制的丘克(Cuk)变换电路原理设计及实验仿真

如果将降压(Buck)变换电路和升压(Boost)变换电路的拓扑结构进行对偶变换,即Boost变换电路和Buck变换电路串联在一起得到一种新的电路拓扑结构——丘克(CUK)变换电路,如图所示。

Cuk变换电路的输入和输出均有电感,增加电感的值,可以使交流纹波电流的值任意小,但是在实际中可能比较难以实现。Cuk电路中的两个电感之间没有耦合,也可以有耦合,耦合电感可以进一步减小电流脉动量。理论上可以实现“零纹波”。这就是DC/DC丘克(Cuk)变换电路的特点。通过控制开关管T占空比的大小,可以实现输出电压高于、等于或低于输入电压。

具体理论参数可参考《DC/DC丘克(Cuk)变换电路的理论设计与实验仿真分析》。

首先,根据技术指标要求,设定期望输出电压值U_ref,期望输出电压值U_ref与实际电压值U_o做差,得到当前控制误差U_eer,控制误差U_eer经过PI控制器运算处理后得到控制量Uc1,控制量Uc1经过上下限限幅后得到当前控制量Uc,Uc与锯齿波Sw比较得到当前的PWM脉冲。当Buck变换器输入或负载发生变换时,会导致当前输出电压U_o发生变化,反馈控制电路将自动产生新的控制量U_c,经过与锯齿波Sw比较后,获得新的占空比的PWM脉冲,从而调整主电路快速恢复到期望输出电压值。

实验仿真:

技术指标:设计一个输入为15V-30V,输出为20V的非隔离丘克(Cuk)变换直流电压电源,并利用PI控制器构建电压单环反馈Cuk变换电路。

根据电路原理图搭建仿真电路图

见仿真程序

实验结果

1.输入15V,输出20V

2.输入30V,输出20V

仿真程序方式:微信关注公众号:《正能量电子科技》,里面有各种电路的仿真程序。 

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